RU2089416C1 - Устройство управления стеклоомывателем транспортного средства - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к системам очистки стекол транспортных средств и может быть использовано для управления подачей жидкости на заднее стекло автомобилей. Сущность изобретения заключается в следующем. Устройство управления стеклоомывателем содержит два вывода питания вывод управления, выходной вывод, диод, замыкающие контакты реле, ключевой элемент, цепь положительной обратной связи, пороговый элемент и RC-цепочку. Новым является выполнение порогового элемента биполярным ключевого элемента - в виде усилителя тока - эмиттерного повторителя, нагрузки порогового элемента и токозадающего элемента усилителя тока в виде общего компенсирующего резистора, а также электрической связи резистора RC-цепочки. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к системам очистки стекол транспортных средств и может быть использовано при управлении подачей жидкости на заднее стекло автомобилей ВАЗ-2108 и ВАЗ-2109 "Жигули", ЗАЗ-1102 "Таврия".

Известно устройство для управления двигателем стеклоочистителя (см. авт. св. N 763166, кл. B 60 S 1/08, 1980), содержащее выводы питания, пороговый элемент, подключенный к исполнительному элементу и соединенный с формирователем опорного напряжения и время задающий RC-цепочкой.

Хотя данное устройство может быть использовано в устройствах очистки стекол транспортных средств, однако оно не соответствует требованиям, предъявляемым к стеклоомывателям задних стекол современных марок автомобилей.

Также известно устройство управления стеклоомывателем транспортного средства (см. Брюханов А. Б. Электронные устройства автомобиля. М. Транспорт. 1988, с. 55 58, рис. 3.25), содержащее вывод для включения стеклоомывателя, вывод для подключения положительного полюса источника питания, вывод для подключения нагрузки, общий вывод для подключения отрицательного полюса источника питания и нагрузки, диод, катод которого подключен к выводу для включения стеклоомывателя, а анод к выводу для подключения нагрузки непосредственно, а к выводу для подключения положительного полюса источника питания через замыкающие контакты реле, ключевой элемент, нагрузкой которого является катушка реле, с выводом управления, выходным выводом и двумя выводами питания, один из которых подключен к катоду диода, а другой к общему выводу, цепь положительной обратной связи с входным выводом, подключенным к выходному выводу ключевого элемента, выводом питания, подключенным к общему выводу, и выходным выводом, пороговый элемент с выводом питания, подключенным к катоду диода, выходным выводом, подключенным к выводу управления ключевого элемента, первым входным выводом, подключенным к выходному выводу цепи положительной обратной связи, и вторым входным выводом, подключенным к среднему выводу RC-цепочки, конденсатор которой подключен к общему выводу, причем пороговый элемент выполнен в виде транзистора и подключенного к его базе резистора, второй вход которого является второй входным выводом порогового элемента, при этом эмиттер транзистора соединен с первым входным выводом порогового элемента, а коллектор с его выходным выводом порогового элемента, при этом указанный транзистор порогового элемента выполнен полевым, ключевой элемент выполнен в виде усилителя мощности, подключенного к его выводу управления через инвертирующий транзистор, резистор RC-цепочки подключен к катоду диода, а цепь положительной обратной связи выполнена регулируемой.

Указанное устройство реализовано в серийно выпускаемом реле времени стеклоомывателя, которым снабжены такие современные и перспективные марки автомобилей как ВАЗ-2108 и ВАЗ-2109 "Жигули", ЗАЗ-1102 "Таврия".

Характерной особенностью его схемы является большое влияние параметров большинства его элементов на длительность выходного сигнала, а особенно полевого транзистора порогового элемента. Жесткий допуск на длительность выходного сигнала требует в условиях серийного производства регулировки устройства, для чего производят регулировку цепи обратной связи, а именно подбором резистора, включенного между ее входным и выходным выводами, изменяют величину опорного напряжения, подаваемого на первый входной вывод порогового элемента, и таким образом компенсируют допуск на напряжение отсечки выбранного типа полевого транзистора, напряжение насыщения перехода коллектор-эмиттертранзистора в цепи катушки реле, причем в качестве регулировочных элементов используют резисторы с номинальным значением сопротивления 1,3 7,5 кОм. Таким образом, регулировочные операции удорожают серийное производство и удлиняют его цикл.

Также следует иметь в виде, что в дорожно-транспортной обстановке может возникнуть ситуация, когда сразу же после окончания омыва заднего стекла автомобиля может произойти его повторное загрязнение и, следовательно, возникает необходимость повторного включения омывателя. В этом случае следует говорить о быстродействии повторного включения, которое определяет цепь разряда времязадающего конденсатора, в основном определяемая полевым транзистором порогового элемента. В указанном устройстве повторное включение возможно не ранее, чем через несколько секунд, что позволяет говорить о низком быстродействии повторного включения. Следовательно, устройство не способствует повышению безопасности движения.

В основу изобретения поставлена задача создания устройства управления стеклоомывателем транспортного средства с такой схемой, которая бы уменьшила влияние разброса параметров используемых транзисторов на длительность выходного сигнала и, следовательно, не требовала бы его регулировки при изготовлении в серийном производстве, а также повышала быстродействие повторного включения и, следовательно, безопасность движения.

Поставленная задача решена тем, что в устройстве управления стеклоочистителем транспортного средства, содержащем вывод для включения стеклоомывателя, вывод для подключения положительного полюса источника питания, вывод для подключения нагрузки, общий для подключения отрицательного полюса источника питания и нагрузки, диод, катод которого подключен к выводу для включения стеклоомывателя, а анод к выводу для подключения нагрузки непосредственно, а к выводу для подключения положительного полюса источника питания через замыкающие контакты реле, ключевой элемент, нагрузкой которого является катушка реле, с выводом управления, выходным выводом и двумя выводами питания, один из которых подключен к катоду диода, а другой к общему выводу, цепь положительной обратной связи с входным выводом, подключенным к выходному выводу ключевого элемента, выводом питания, подключенным к общему выводу и выходным выводом, пороговый элемент с выводом питания, подключенным к катоду диода, выходным выводом, подключенным к выводу управления ключевого элемента, первым входным выводом, подключенным к выходному выводу цепи положительной обратной связи, и вторым входным выводом, подключенным к среднему выводу RC-цепочки, конденсатор которой подключен к общему выводу, причем пороговый элемент выполнен в виде транзистора и подключенного к его базе резистора, второй вход которого является вторым входным выводом порогового элемента, при этом эмиттер транзистора соединен с первым входным выводом порогового элемента, а коллектор с его выходным выводом, согласно изобретению транзистор порогового элемента выполнен биполярным, ключевой элемент выполнен в виде эмиттерного повторителя, резистор RC-цепочки подключен к выходному выводу порогового элемента, а нагрузка порогового элемента и токозадающий элемент эмиттерного повторителя выполнены в виде компенсирующего резистора.

Поставленная задача решена для варианта включения стеклоомывателя коротким импульсом постоянного напряжения, длительность которого не превышает длительности импульса выходного сигнала.

Для варианта включения стеклоочистителя импульсов постоянного напряжения, длительность которого превышает длительность выходного сигнала, согласно изобретению рекомендуется в пороговый элемент ввести дополнительный резистор и подключить его между коллектором транзистора и выходным выводом, что исключает повторное автоматическое включение стеклоомывателя.

Выполнение транзистора порогового элемента биполярным позволяет уменьшить влияние его параметров на длительность выходного сигнала, а также повысить быстродействие повторного включения.

Выполнение ключевого элемента в виде усилителя тока эмиттерного повторителя, подключение резистора RC-цепочки к его выходному выводу, выполнение нагрузки порогового элемента и токозадающего элемента усилителя тока-эмиттерного повторителя в виде общего компенсирующего резистора позволяет компенсировать влияние разброса параметров используемых транзисторов на длительность выходного сигнала без осуществления его регулировки, а также повысить быстродействие повторного включения.

Введение в пороговый элемент дополнительного резистора и включение его между коллектором транзистора и его выходным выводом исключает автоматическое повторное включение стеклоомывателя при его включении импульсом постоянного напряжения, длительность которого превышает длительность выходного сигнала.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройства управления стеклоомывателем транспортного средства согласно изобретению.

Устройство 1 управления стеклоомывателем транспортного средства содержит вывод 2 для включения стеклоомывателя, вывод 3 для подключения положительного полюса источника питания 4, вывод 5 для подключения нагрузки 6 - электронагревателя насоса омывателя, общий вывод 7 для подключения отрицательного полюса источника 4 питания и нагрузки 6. Вывод 2 для включения стеклоомывателя подключен к положительному полюсу источника 4 питания через замыкающие контакты 8.

Также устройство 1 содержит диод 9, катод которого подключен к выводу 2, а анод к выводу 5, непосредственно, а к выводу 3 через замыкающие контакты 10 реле, ключевой элемент 11, выполненный в виде эмиттерного повторителя, содержит составной транзистор, состоящий из двух транзисторов 12 и 13, коллекторы которых подключены к катоду диода 9, эмиттер транзистора 13 подключен к катушке 14 реле, которая, в свою очередь, подключена к общему выводу 7, эмиттер транзистора 12 подключен к базе транзистора 13; положительную обратную связь 15, выполненную из двух последовательно соединенных резисторов 16 и 17, резистор 16 подключен к эмиттеру транзистора 13, резистор 17 подключен к общему выводу 7, ключевой элемент 18 содержит биполярный транзистор 19, коллектор которого подключен к катоду диода 9 через резистор 20, а к базе транзистора 12 непосредственно, его эмиттер подключен к общей точке резисторов 16 и 17, а его база к катоду диода 21, анод которого подключен через резистор 22 к общей точке времязадающей RC-цепочки 23, конденсатор 24 которой подключен к общему выводу 7, а ее резистор 25 подключен к точке соединения резистора 20, коллектора транзистора 19 и базы транзистора 12. В некоторых случаях в коллекторную цепь транзистора 19 может быть подключен резистор 26.

Устройство 1 управления стеклоомывателем транспортного средства работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда замыкающие контакты 8 разомкнуты устройство 1 гальванически развязано с источником 4 питания и обесточено, на выходном выводе 5 напряжение отсутствует.

Для включения устройства 1 замыкают контакты 8 и на вывод 2 подают положительный импульс напряжения от источника 4 питания, который приводит к прохождению тока по цепи: вывод 2, резистор 20, переходы база-эмиттер транзисторов 12, 13, катушка 14 реле, общий вывод 7. Составной транзистор 12, 13 открывается, реле срабатывает и замыкает свои замыкающие контакты 10, которые через диод 9 подают напряжение питания на устройство 1, а также на нагрузку 6. Электродвигатель насоса омывателя включается и открывается клапан, через который жидкость подается на заднее стекло. Одновременно с включением устройства 1 напряжение подается и на электродвигатель стеклоочистителя заднего стекла, приводящий в движение щетки.

В момент включения составного транзистора 12, 13 транзистор 19 заперт, т. к. конденсатор 24 разряжен, и поэтому не влияет на его включение. Одновременно с включением реле на эмиттере транзистора 19 формируется опорное напряжение, величину которого определяют резисторы 16, 17, и начинает заряжаться конденсатор 24 через резисторы 20, 25. Когда напряжение на конденсаторе 24 обеспечит превышение напряжения на базе транзистора 19 относительно напряжения на его эмиттере, транзистор 19 начинает открываться, а составной транзистор 12, 13 закрывается, в результате чего падение напряжения на его переходе коллектор-эмиттер увеличивается, а опорное напряжение на эмиттере транзистора 19 уменьшается. Транзистор 19, связанный положительной обратной связью с составным транзистором 12, 13, лавинообразно открывается, а составной транзистор 12, 13 закрывается. Катушка 14 реле обесточивается, его контакты 10 размыкаются и нагрузка 6 обесточивается.

Если длительность сигнала включения, формируемая на выводе 2 замыкающими контактами 8, меньше длительности выходного сигнала, то с размыканием контактов 10 реле устройства 1 возвращается в исходный режим.

Если длительность сигнала включения больше длительности выходного сигнала, то с размыканием контактов 10 реле нагрузка 6 сначала отключается от источника 4 питания, а затем автоматически сразу же снова к нему подключается, т. к. после того как транзистор 19 и открывается и шунтирует RC-цепочку и конденсатор 24 разряжается через резистор 22, прямосмещенный диод 21, переход база-эмиттер транзистора 19, резистор 17, транзистор 19 закрывается, а составной транзистор 12, 13 открывается и включает реле.

Если длительность сигнала включения больше длительности выходного сигнала и требуется исключить возможность автоматического повторного включения реле, то в коллекторную цепь транзистора 19 рекомендуется включать резистор 26, который с резистором 20, переходом коллектор-эмиттер транзистора 19 и резистором 17 образует делитель напряжения, обеспечивающий ток удержания транзистора 19 в открытом состоянии и, следовательно, закрытое состояние составного транзистора 12, 13.

Длительность выходного сигнала устройства 1, т. е. время замкнутого состояния контактов 10 реле, зависит от величины опорного напряжения на эмиттере транзистора 19, напряжение его отсечки, а также от величины тока заряда конденсатора 24. Причем при фиксированном значении напряжения отсечки и тока заряда увеличение (уменьшение) величины опорного напряжения увеличивает (уменьшает) длительность выходного сигнала, а при фиксированном значении напряжения отсечки и опорного напряжения увеличение (уменьшение) тока заряда уменьшает(увеличивает) длительность выходного сигнала.

При серийном изготовлении устройства 1 параметры используемых транзисторов могут существенно отличаться друг от друга, однако напряжения отсечки биполярных транзисторов практически не отличаются друг от друга, а вот напряжение на переходе коллектор-эмиттер составных транзисторов, работающих в режиме эмиттерного повторителя, существенно зависят от коэффициентов их усиления по току, которые значительно отличаются друг от друга.

Характерной особенностью устройства 1 является следующая взаимосвязь его параметров, а именно, чем больше коэффициент усиления по току составного транзистора 12, 13, тем меньше напряжение на его переходе коллектор-эмиттер и, следовательно, тем больше опорное напряжение на эмиттере транзистора 19. В свою очередь, чем больше указанный коэффициент усиления по току составного транзистора 12, 13, тем меньше значение тока, протекающего через его переход база-эмиттер и резистор 20 и, следовательно, тем меньше падение напряжения на резисторе 20 и больше ток заряда конденсатора 24.

Таким образом, увеличение опорного напряжения увеличивает длительность выходного сигнала, а увеличение тока заряда ее уменьшает, в результате чего указанная длительность выводного сигнала практически не меняется, что позволяет уменьшить отклонение длительности выходного сигнала от расчетного номинального значения без его регулировки в условиях серийного производства.

Непроводящее закрытое состояние транзистора 19 определяет его весьма большое значение входного сопротивления, что позволяет использовать конденсатор 24 емкость 2,0 4,7 мкФ для обеспечения длительности выходного сигнала Т=5 с.

Использование резистора 22 и диода 21 позволяет исключить дополнительные неконтролируемые цепи заряда конденсатора 24 обратными токами переходов коллектор-база и эмиттер-база транзистора 19, а также защищать переход база-эмиттер транзистора 19 от обратного смещения.

Изобретение может быть использовано в устройствах управления подачей жидкости на заднее стекло автомобилей марок ВАЗ-2108, ВАЗ-2109 "Жигули", ЗАЗ-1102 "Таврия", в системах очистки задних стекол и быть изготовлено в условиях серийного производства без осуществления регулировочных операций.

Claims (2)

1. Устройство управления стеклоомывателем транспортного средства, содержащее вывод для включения стеклоомывателя, вывод для подключения положительного полюса источника питания, вывод для подключения нагрузки, общий вывод для подключения отрицательного полюса источника питания и нагрузки, диод, катод которого подключен к выводу для включения стеклоомывателя, а анод к выводу для подключения нагрузки непосредственно, а к выводу для подключения положительного полюса источника питания через замыкающие контакты реле, ключевой элемент, нагрузкой которого является катушка реле, с выводом управления, выходным выводом и двумя выводами питания, один из которых подключен к катоду диода, а другой к общему выводу, цепь положительной обратной связи с входным выводом, подключенным к выходному выводу ключевого элемента, выводом питания, подключенным к общему выводу, и выходным выводом, пороговый элемент с выводом питания, подключенным к катоду диода, выходным выводом, подключенным к выводу управления ключевого элемента, первым входным выводом, подключенным к выходному выводу цепи положительной обратной связи, и вторым входным выводом, подключенным к среднему выводу RC-цепочки, конденсатор которой подключен к общему выводу, причем пороговый элемент выполнен в виде транзистора и подключенного к его базе резистора, второй вход которого является вторым входным выводом порогового элемента, при этом эмиттер транзистора соединен с первым выходным выводом порогового элемента, а коллектор с его выходным выводом, отличающееся тем, что транзистор порогового элемента выполнен биполярным, ключевой элемент выполнен в виде эмиттерного повторителя, резистор RC-цепочки подключен к выходному выводу порогового элемента, а нагрузка порогового элемента и токозадающий элемент эмиттерного повторителя выполнены в виде общего компенсирующего резистора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в пороговый элемент введен дополнительный резистор, подключенный между коллектором транзистора и выходным выводом порогового элемента.